(57)【要約】【課題】  抵抗率と透過率との関係を最適化した透明電極を用いて、安定した高い光電変換効率を実現する光電変換装置及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  透明電極がＧａを含有しないＺｎＯ層またはＧａが添加されたＺｎＯ層であって前記Ｇａの添加量が前記ＺｎＯ層中のＺｎに対して５原子％以下のＺｎＯ層であり、かつ前記ＺｎＯ層は、酸素を添加した希ガスをスパッタガスとして用いたスパッタ法で形成され、前記スパッタガス中の前記酸素の添加量は、該酸素及び前記希ガスの体積の合計に対して０．１体積％以上５体積％以下である。【選択図】  図１
2007258537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に、第１透明電極と、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンを主として有する第１光電変換層と、第２透明電極とを少なくとも順次有してなる光電変換装置において、
前記第１透明電極および前記第２透明電極の少なくとも何れか一方は、Ｇａを含有しないＺｎＯ層またはＧａが添加されたＺｎＯ層であって前記Ｇａの添加量が前記ＺｎＯ層中のＺｎに対して５原子％以下のＺｎＯ層であり、
かつ前記ＺｎＯ層は、酸素を添加した希ガスをスパッタガスとして用いたスパッタ法で形成され、前記スパッタガス中の前記酸素の添加量は、該酸素及び前記希ガスの体積の合計に対して０．１体積％以上５体積％以下であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
絶縁性基板上に、第１透明電極と、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンを主として有する第１光電変換層と、第２透明電極とを少なくとも順次有してなる光電変換装置において、
前記第１透明電極および前記第２透明電極の少なくとも何れか一方は、Ｇａを含有しないＺｎＯ層またはＧａが添加されたＺｎＯ層であって前記Ｇａの添加量が前記ＺｎＯ層中のＺｎに対して５原子％以下のＺｎＯ層であり、
かつ前記ＺｎＯ層は、酸素を添加した希ガスを反応ガスとして用いた物理蒸着法で形成され、前記反応ガス中の前記酸素の添加量は、該酸素及び前記希ガスの体積の合計に対して０．１体積％以上５体積％以下であることを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
前記第１光電変換層が微結晶シリコンを主として有し、該第１光電変換層と前記第１透明電極との間に、アモルファスシリコンを主として有する第２光電変換層が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
絶縁性基板上に、第１透明電極と、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンを主として有する第１光電変換層と、第２透明電極とを少なくとも順次積層する光電変換装置の製造方法において、
前記第１透明電極および前記第２透明電極の少なくとも何れか一方を、ＺｎＯを主として有するターゲットを用いて、酸素を添加した希ガスをスパッタガスとして用いるスパッタ法により形成する工程を有し、
前記ターゲットはＧａを含有しないターゲットまたはＧａが添加されたターゲットであって前記Ｇａの添加量が前記ＺｎＯ中のＺｎに対して５原子％以下であり、
かつ前記スパッタガス中の前記酸素の添加量は、該酸素及び前記希ガスの体積の合計に対して０．１体積％以上５体積％以下であることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項５】
絶縁性基板上に、第１透明電極と、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンを主として有する第１光電変換層と、第２透明電極とを少なくとも順次積層する光電変換装置の製造方法において、
前記第１透明電極および前記第２透明電極の少なくとも何れか一方を、ＺｎＯを主として有する蒸着材料を用いて、酸素を添加した希ガスを反応ガスとして用いる物理蒸着法により形成する工程を有し、
前記蒸着材料はＧａを含有しない蒸着材料またはＧａが添加された蒸着材料であって前記Ｇａの添加量が前記ＺｎＯ中のＺｎに対して５原子％以下であり、
かつ前記反応ガス中の前記酸素の添加量は、該酸素及び前記希ガスの体積の合計に対して０．５体積％以上５体積％以下であることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１光電変換層が微結晶シリコンを主として有し、該第１光電変換層と前記第１透明電極との間に、アモルファスシリコンを主として有する第２光電変換層を形成する工程を有することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＺｎＯ（酸化亜鉛）を主として含有する透明電極を備えた光電変換装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽電池等の光電変換装置として、シリコン系薄膜光電変換装置が知られている。この光電変換装置は、一般に、基板上に、第１透明電極、シリコン系半導体層（光電変換層）、第２透明電極および金属電極膜を順次積層したものである。
透明電極としては、低抵抗で高透過率を有する材料が求められ、ＺｎＯ（酸化亜鉛）、ＳｎＯ２（酸化錫）、ＩＴＯ（酸化インジウム酸化錫複合酸化物）等の酸化物系透明導電膜が用いられている。このような透明電極の低抵抗を実現するために、酸化ガリウム、酸化アルミニウム、フッ素等を前記透明電極材料に添加することが行われている。
また、アモルファスシリコン薄膜を光電変換層とした場合に、透明電極成膜時の低温化を可能にするためにＧａを添加したＺｎＯ層を適用した技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−３３８６２３号公報（段落［０００６］，［００１４］及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、透明電極の低抵抗を実現するために酸化ガリウムや酸化アルミニウムを添加しても、一方で透過率が減少するという問題がある。このように、酸化物系の透明導電膜にＧａやＡｌを添加しても、抵抗率と透過率とは相反する特性を示し、これらを両立することは困難である。
また、上記特許文献１には、光電変換層をアモルファスシリコンとする太陽電池について、ＺｎＯを主体とする透明導電膜においてＺｎに対して０．５原子％のＧａを添加した場合に、Ｇａを添加しない場合と比べて光電変換効率が上昇するデータが示されている（表２の実施例４から実施例６）が、この技術は、透明導電膜の成膜時の低温化を目的としてＧａ添加量を検討したに過ぎない。つまり、前記技術は、Ｇａ添加が、光電変換層とＧａ添加ＺｎＯからなる透明電極との界面の特性や、Ｇａ添加ＺｎＯの抵抗率及び透過率に及ぼす影響に着目して、光電変換効率の上昇を狙ってＧａ添加量を検討したものではない。従って、光電変換効率をより高くできるように最適化された透明電極が望まれていた。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、光電変換層とＧａ添加ＺｎＯからなる透明電極との界面の特性がＧａによって劣化しない範囲において、抵抗率と透過率との関係を最適化した透明電極を用いて、安定した高い光電変換効率を実現する光電変換装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の光電変換装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る光電変換装置は、絶縁性基板上に、第１透明電極と、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンを主として有する第１光電変換層と、第２透明電極とを少なくとも順次有してなる光電変換装置であって、前記第１透明電極および前記第２透明電極の少なくとも何れか一方は、Ｇａを含有しないＺｎＯ層またはＧａが添加されたＺｎＯ層であって前記Ｇａの添加量が前記ＺｎＯ層中のＺｎに対して５原子％以下のＺｎＯ層であり、かつ前記ＺｎＯ層は、酸素を添加した希ガスをスパッタガスとして用いたスパッタ法で形成され、前記スパッタガス中の前記酸素の添加量は、該酸素及び前記希ガスの体積の合計に対して０．１体積％以上５体積％以下であることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る光電変換装置の製造方法は、絶縁性基板上に、第１透明電極と、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンを主として有する第１光電変換層と、第２透明電極とを少なくとも順次積層する光電変換装置の製造方法であって、前記第１透明電極および前記第２透明電極の少なくとも何れか一方を、ＺｎＯを主として有するターゲットを用いて、酸素を添加した希ガスをスパッタガスとして用いるスパッタ法により形成する工程を有し、前記ターゲットはＧａを含有しないターゲットまたはＧａが添加されたターゲットであって前記Ｇａの添加量が前記ＺｎＯ中のＺｎに対して５原子％以下であり、かつ前記スパッタガス中の前記酸素の添加量は、該酸素及び前記希ガスの体積の合計に対して０．１体積％以上５体積％以下であることを特徴とする。
【０００７】
本発明による光電変換装置は、前記絶縁性基板側から光が入射するスーパーストレート型光電変換装置でもよく、あるいは前記絶縁性基板とは反対側から光が入射するサブストレート型光電変換装置でもよい。スーパーストレート型光電変換装置の場合、前記絶縁性基板は透明絶縁性基板とされ、前記第２透明電極に対して前記光電変換層と反対側に裏面電極が形成される。また、サブストレート型光電変換装置の場合、前記絶縁性基板は不透明絶縁性基板でも透明絶縁性基板でもよく、この絶縁性基板と前記第１透明電極との間に裏面電極が形成される。
本発明において、第１光電変換層は、アモルファスシリコンまたは微結晶シリコンを主として有する。この第１光電変換層は、ｐ型シリコン層、ｉ型シリコン層、及びｎ型シリコン層からなるｐｉｎ構造またはｎｉｐ構造の光電変換層とすることができる。
【０００８】
ＺｎＯ（酸化亜鉛）層とされた透明電極に酸化Ｇａ（ガリウム）を添加すると、導電性は上昇するが、透過率が減少する。本発明者等は、鋭意検討した結果、光電変換装置としての用途を考慮に入れた場合、それほど透過率を減少させずに所定の抵抗率（例えば数Ω・ｃｍ）に止めておいても、光電変換効率がほとんど低下しないとの知見を得た。したがって、このような変換効率が低下しない範囲でＧａ添加量を減少させれば、Ｇａ添加量を減少させたことによる透過率の上昇によって変換効率が上昇することが期待できる。さらにスパッタ中の雰囲気に酸素を添加することより変換効率の上昇効果が増す。この観点から検討した結果、本発明による１層のアモルファスシリコン層または微結晶シリコン層を光電変換層として備えたシングル型光電変換装置の場合、Ｇａの添加量をＺｎに対して５原子％以下とすることにより、光電変換効率が上昇することを見出した。さらに、Ｇａが添加されたＺｎＯ層はスパッタ法で形成され、ターゲットにはＧａが添加されたＺｎＯを用い、スパッタガスのアルゴン及び酸素の体積の合計に対し、酸素添加量を０．１体積％以上５体積％以下とすることにより光電変換効率が上昇することを見出した。前記ターゲットとしては、Ｇａを含有しないターゲット、またはＧａが添加されたターゲットであって前記Ｇａの添加量が前記ＺｎＯ中のＺｎに対して５原子％以下であるターゲットが用いられる。
【０００９】
本発明においては、上記スパッタ法に代えて物理蒸着法を採用してもよい。この場合、前記ＺｎＯ層は、酸素を添加した希ガスを反応ガスとして用いた物理蒸着法で形成され、前記反応ガス中の前記酸素の添加量は、該酸素及び前記希ガスの体積の合計に対して０．１体積％以上５体積％以下、より好ましくは１体積％以上３体積％以下とされる。また、Ｇａを含有しない蒸着材料、またはＧａが添加された蒸着材料であって前記Ｇａの添加量が前記ＺｎＯ中のＺｎに対して５原子％以下の蒸着材料が用いられる。
【００１０】
なお、ＺｎＯ層は、反射率を高める効果をも有するので、Ｇａ添加ＺｎＯ層を、第１透明電極及び第２透明電極のうち裏面電極側の透明電極に適用するのが好ましい。
【００１１】
前述の通り、本発明において、Ｇａの添加量はＺｎに対して５原子％以下とされるが、効率が上昇する場合にはＧａを添加しなくても（すなわち、Ｇａの含有量が０原子％でも）よい。ただし、Ｇａの添加量は、好ましくは、０．０２原子％以上２原子％以下、さらに好ましくは０．７原子％以上１．７原子％以下とされる。なお、本願明細書においては、Ｚｎに対して所定量以下のＧａを添加したＺｎＯは、Ｇａを含有しない場合も含めて便宜上「Ｇａ添加ＺｎＯ」と呼ぶ。
【００１２】
本発明による光電変換装置は、前記第１光電変換層が微結晶シリコンを主として有し、この第１光電変換層と前記第１透明電極との間に、アモルファスシリコンを主として有する第２光電変換層が設けられた、タンデム型光電変換装置であってもよい。
また、本発明による光電変換装置の製造方法は、前記第１光電変換層が微結晶シリコンを主として有し、該第１光電変換層と前記第１透明電極との間に、アモルファスシリコンを主として有する第２光電変換層を形成する工程を有する製造方法であってもよい。
【００１３】
このタンデム型光電変換装置においても、ＺｎＯ（酸化亜鉛）層とされた透明電極にＧａ（ガリウム）を添加すると、導電性は上昇するが、透過率が減少する。本発明者等は、鋭意検討した結果、光電変換装置としての用途を考慮に入れた場合、それほど抵抗率を減少させずに所定の抵抗率（例えば数Ω・ｃｍ）に止めておいても、光電変換効率がほとんど低下しないとの知見を得た。したがって、このような変換効率が低下しない範囲でＧａ添加量を減少させれば、Ｇａ添加量を減少させたことによる透過率の上昇によって変換効率が上昇することが期待できる。さらにスパッタ中の雰囲気に酸素を添加することより、変換効率の上昇効果が増す。この観点から検討した結果、前記本発明による微結晶シリコン層（第１光電変換層）とアモルファスシリコン層（第２光電変換層）を２層の光電変換層として備えたタンデム型光電変換装置の場合、Ｇａの添加量をＺｎに対して５原子％以下とすることにより、光電変換効率が上昇することを見いだした。さらに、Ｇａ添加ＺｎＯ層はスパッタ法で形成され、ターゲットにはＧａ添加ＺｎＯを用い、スパッタガスのアルゴン及び酸素の体積の合計に対し、酸素添加量を０．１体積％以上５体積％以下とすることにより光電変換効率が上昇することを見出した。
【００１４】
前記本発明のタンデム型光電変換装置においても、上記スパッタ法に代えて物理蒸着法を採用してもよい。この場合、前記ＺｎＯ層は、酸素を添加した希ガスを反応ガスとして用いた物理蒸着法で形成され、前記反応ガス中の前記酸素の添加量は、該酸素及び前記希ガスの体積の合計に対して０．１体積％以上５体積％以下、より好ましくは１体積％以上３体積％以下とされる。
なお、ＺｎＯ層は、反射率を高める効果をも有するので、前記本発明のタンデム型光電変換装置においても、Ｇａ添加ＺｎＯ層を、裏面電極側の第２透明電極または不透明絶縁性基板側の第１透明電極に適用するのが好ましい。
【００１５】
上記本発明において、スパッタ法で用いるスパッタガスまたは物理蒸着法で用いる反応ガスにおける希ガスとしては、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン等を採用することができ、特にアルゴンを好適に採用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、所望の光電変換効率を確保できる範囲において透明電極の抵抗率の増加をある程度許容しながらＧａ添加量を可及的に減少させたので、Ｇａ添加による透過率の減少を抑えて、広い波長にわたって高い透過率を有する透明電極を得ることができる。
このように高い透過率が実現されるので、光電変換層に対して光を多く供給することができ、短絡電流密度が上昇し、その結果、光電変換効率が上昇する。
また、Ｇａ添加量を抑えることで、ｎ型シリコン層との界面特性が向上して、高い開放電圧、短絡電流密度および形状因子を得ることができ、その結果、光電変換効率が上昇する。
【００１７】
また、本発明によれば、Ｇａ添加ＺｎＯを有する透明電極を形成する際のスパッタ法におけるスパッタガスまたは物理蒸着法における反応ガスに、酸素を所定量添加することにより、透明電極の成膜装置内において、ＺｎＯの酸化に影響を及ぼす水蒸気の分圧が相対的に低下するので、前記Ｇａ添加ＺｎＯを有する透明電極の透過率が安定し、従って、最終的に得られる光電変換装置の光電変換効率も安定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態にかかる光電変換装置について図１を用いて説明する。
本実施形態にかかる光電変換装置は、光電変換層１０がアモルファスシリコンとされ、透明絶縁性基板から光が入射するタイプ（「スーパーストレート型」ともいう）のものである。
（第１工程）
透明絶縁性基板１１上に第１透明電極１２を形成する。透明絶縁性基板１１には、例えば光透過を示す白板ガラスが用いられる。
第１透明電極１２として、ＳｎＯ２（酸化亜鉛）が用いられる。
透明絶縁性基板１１が常圧熱ＣＶＤ装置内に設置されＳｎＣｌ４、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、無水フッ化水素（ＨＦ）を原料ガスとしてＳｎＯ２が透明絶縁性基板１１上に成膜される。
【００１９】
（第２工程）
次に、プラズマＣＶＤ装置の陽極に、第１透明電極１２が形成された透明絶縁性基板１１を被処理物として保持させた状態で、被処理物を反応容器に収納した後、真空ポンプを作動して前記反応容器内を真空排気する。つづいて、陽極に内蔵された加熱ヒーターに通電し、前記被処理物の基板を例えば１６０℃以上に加熱する。そして、反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ４、Ｈ２およびｐ型不純物ガスを導入し、反応容器内を所定の圧力に制御する。そして、ＲＦ電源からＲＦ電力を放電用電極に供給することにより前記放電用電極と前記被処理物の間にプラズマを発生させ、前記被処理物の第１透明電極１２上にアモルファスのｐ型シリコン層１３を成膜する。
前記ｐ型不純物ガスとしては、例えばＢ２Ｈ６等を用いることができる。
【００２０】
（第３工程）
ｐ型シリコン層１３を成膜した後、透明絶縁性基板１１を別のプラズマＣＶＤ装置の反応容器に収納し、反応容器内を真空排気する。つづいて、反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ４とＨ２との混合ガスを導入し、反応容器内の所定の圧力に制御する。そして、超高周波電源から周波数が６０ＭＨｚ以上の超高周波電力を放電用電極に供給することにより、前記放電用電極と前記被処理物の間にプラズマを発生させ、前記被処理物のｐ型シリコン層１３の上にアモルファスのｉ型シリコン層１４を成膜する。
また、反応容器内にプラズマを発生させる際の圧力は、０．５Ｔｏｒｒ以上１０Ｔｏｒｒ以下の範囲、より好ましくは０．５Ｔｏｒｒ以上６．０Ｔｏｒｒ以下の範囲に設定することが望ましい。
【００２１】
（第４工程）
ｉ型シリコン層１４を成膜した後、原料ガスの供給を停止し、反応容器内を真空排気する。つづいて、真空排気された別の反応容器内に透明絶縁性基板１１を収納してこの反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ４、Ｈ２およびｎ型不純物ガス（ＰＨ３等）を導入し、反応容器内の所定の圧力に制御する。そして、超高周波電源から超高周波電力を放電用電極に供給することにより放電用電極と被処理物の間にプラズマを発生させ、ｉ型シリコン層１４上にアモルファスのｎ型シリコン層１５を成膜する。この後、前記被処理物をプラズマＣＶＤ装置から取り出す。
このように、第２工程から第４工程によって、ｐ型シリコン層１３、ｉ型シリコン層１４、及びｎ型シリコン層１５からなるアモルファスシリコン光電変換層１０が形成される。
【００２２】
（第５工程）
ｎ型シリコン層１５を成膜した後、原料ガスの供給を停止し、反応容器内を真空排気する。つづいて、直流スパッタ（ＤＣスパッタ）装置内にｎ型シリコン層１５まで成膜された透明絶縁性基板１１を収納する。
このＤＣスパッタ装置内で、ｎ型シリコン層１５上に第２透明電極１６としてＧａ添加ＺｎＯ層を成膜する。
透明絶縁性基板１１がＤＣスパッタ装置内に設置された後、アルゴンガスと酸素ガスの混合ガスを所定量導入した真空雰囲気中でＤＣスパッタされることによって、Ｇａが添加されたＺｎＯがｎ型シリコン層１５上に成膜される。Ｇａの添加量は、Ｚｎに対して５原子％以下、好ましくは、０．０２原子％以上２原子％以下、さらに好ましくは０．７原子％以上１．７原子％以下とされる。また、スパッタガスのアルゴン及び酸素の体積の合計に対し、酸素添加量を０．１体積％以上５体積％以下とする。
ＤＣスパッタ装置内の圧力は０．６Ｐａ程度、透明絶縁性基板１１の温度は８０℃以上１３５℃以下、スパッタリングパワーは１００Ｗ程度が好ましい。
【００２３】
ＺｎＯからなる透明電極にＧａを添加すると、導電性は上昇するが、透過率が減少する。本発明者等は、鋭意検討した結果、光電変換装置としての用途を考慮に入れた場合、それほど抵抗率を減少させずに所定の抵抗率（例えば数Ω・ｃｍ）に止めておいても、光電変換効率が上昇するとの知見を得た。
図４には、Ｇａ添加ＺｎＯからなる透明電極の抵抗率（横軸）に対する光電変換装置の変換効率（縦軸）の関係が示されている。図４のグラフ中、各線分は上の２本がそれぞれｉ層の厚さが異なるタンデム型光電変換装置のデータを示し、上から３本目がアモルファスシリコン光電変換層を有するシングル型光電変換装置のデータを示し、下の２本がそれぞれｉ層の厚さが異なる微結晶シリコン光電変換層を有するシングル型光電変換装置のデータを示している。図４から、透明電極の抵抗率を５０Ω・ｃｍ程度まで上昇させても、光電変換効率が低下しないことがわかる。したがって、このような変換効率が低下しない範囲でＧａ添加量を減少させれば、Ｇａ添加量を減少させたことによる透過率の上昇によって変換効率が上昇することが期待できる。また、酸素をスパッタガスのアルゴンに対し添加することにより、透過率は更に高くなる。さらにＧａ量低下によるｎ層とＧａ添加ＺｎＯとの界面の特性向上がある。
【００２４】
本実施形態では、この観点からＧａの添加量を検討した結果、本実施形態による１層のアモルファスシリコン光電変換層１０を備えたシングル型光電変換装置の場合、第２透明電極１６においてＺｎに対してＧａを５原子％以下添加する。また、スパッタガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対し、酸素の量が０．１体積％以上５体積％以下となるように酸素をスパッタガスに添加する。前記条件を満たせば、光電変換効率が上昇することを見出した。
図５は、スパッタガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対し、酸素の量を０．１体積％、１体積％、２体積％、及び５体積％とした場合について、Ｇａ添加ＺｎＯからなる透明電極におけるＺｎに対するＧａ添加量を本発明の範囲内で変化させ、それぞれの条件における透明電極の抵抗率を示したグラフである。
【００２５】
なお、スパッタ法に代えて物理蒸着法を行う場合には、酸素を添加した希ガスが反応ガスとして用いられ、この反応ガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対し、酸素の量が０．１体積％以上５体積％以下となるように酸素を反応ガスに添加する。
【００２６】
（第６工程）
そして、第２透明電極１６上に裏面電極１７としてＡｇ膜またはＡｌ膜を形成する。
このように製造された光電変換装置は、透明絶縁性基板１１側から太陽光等の光を入射させて前記ｐｉｎ構造のアモルファスシリコン層で光電変換させることにより起電される。
【００２７】
なお、光電変換装置の製造において、光電変換層１０は、第１透明電極１２側からｐ型シリコン層１３、ｉ型シリコン層１４、ｎ型シリコン層１５を順次成膜してｐｉｎ構造としたが、ｎ型シリコン層、ｉ型シリコン層、ｐ型シリコン層を順次成膜してｎｉｐ構造としてもよい。
【００２８】
また、本実施形態において、Ｇａ添加量をＺｎに対して５原子％以下、酸素を５体積％以下添加としたＺｎＯ層を第２透明電極１６に採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１透明電極１２に採用しても良い。
ただし、透明電極は反射率を増加させる機能を有するので、裏面電極１７側の第２透明電極１６に本発明のＧａ添加ＺｎＯ層が採用されていることが好ましい。
【００２９】
本実施形態によれば、透明電極１６としてＧａ添加ＺｎＯ層を適用し、Ｇａ添加量をＺｎに対して５原子％以下として、Ｇａ添加ＺｎＯ層を形成する際のスパッタガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対し酸素の添加量を０．１体積％以上５体積％以下として、所望の光電変換効率を確保できる範囲において透明電極１６の抵抗率の増加をある程度許容しながらＧａ添加量を可及的に減少させたので、透過率の減少を抑えて、広い波長にわたって高い透過率を有する透明電極１６を得ることができる。また、成膜雰囲気に酸素を添加していることにより、真空容器からのアウトガスの影響に左右されない、安定な生産が可能である。
このように高い透過率が実現されるので、光電変換層１０に対して光を多く供給することができ、短絡電流密度が上昇し、その結果、光電変換効率が上昇する。
【００３０】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態にかかる光電変換装置について図２を用いて説明する。
本実施形態にかかる光電変換装置は、光電変換層２０が微結晶シリコンとされ、透明絶縁性基板から光が入射するタイプのものである。本実施形態にかかる光電変換装置は、発電層が微結晶シリコンとされているが、第１実施形態と同様に透明絶縁性基板から光が入射するタイプ（スーパーストレート型）のものである。
【００３１】
（第１工程）
透明絶縁性基板１１上に第１透明電極２２を形成する。透明絶縁性基板１１には、例えば光透過を示す白板ガラスが用いられる。
第１透明電極２２として、ＳｎＯ２（酸化亜鉛）が用いられる。
透明絶縁性基板１１が常圧熱ＣＶＤ装置内に設置されＳｎＣｌ４、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、無水フッ化水素（ＨＦ）を原料ガスとしてＳｎＯ２が透明絶縁性基板１１上に成膜される。
【００３２】
（第２工程）
次に、プラズマＣＶＤ装置の陽極に、第１透明電極２２が形成された透明絶縁性基板１１を被処理物として保持させた状態で、被処理物を反応容器に収納した後、真空ポンプを作動して前記反応容器内を真空排気する。つづいて、陽極に内蔵された加熱ヒーターに通電し、前記被処理物の基板を例えば１６０℃以上に加熱する。そして、反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ４、Ｈ２およびｐ型不純物ガスを導入し、反応容器内を所定の圧力に制御する。そして、超高周波電源から超高周波電力を放電用電極に供給することにより前記放電用電極と前記被処理物の間にプラズマを発生させ、前記被処理物の第１透明電極２２上に微結晶のｐ型シリコン層２３を成膜する。
前記ｐ型不純物ガスとしては、例えばＢ２Ｈ６等を用いることができる。
【００３３】
（第３工程）
ｐ型シリコン層２３を成膜した後、透明絶縁性基板１１を別のプラズマＣＶＤ装置の反応容器に収納し、反応容器内を真空排気する。つづいて、反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ４とＨ２との混合ガスを導入し、反応容器内の所定の圧力に制御する。そして、超高周波電源から周波数が６０ＭＨｚ以上の超高周波電力を放電用電極に供給することにより、前記放電用電極と前記被処理物の間にプラズマを発生させ、前記被処理物のｐ型シリコン層２３の上に微結晶のｉ型シリコン層２４を成膜する。
【００３４】
また、反応容器内にプラズマを発生させる際の圧力は、０．５Ｔｏｒｒ以上１０Ｔｏｒｒ以下の範囲、より好ましくは１．０Ｔｏｒｒ以上６．０Ｔｏｒｒ以下の範囲に設定することが望ましい。
【００３５】
（第４工程）
ｉ型シリコン層２４を成膜した後、原料ガスの供給を停止し、反応容器内を真空排気する。つづいて、真空排気された別の反応容器内に透明絶縁性基板１１を収納してこの反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ４、Ｈ２およびｎ型不純物ガス（ＰＨ３等）を導入し、反応容器内の所定の圧力に制御する。そして、超高周波電源から超高周波電力を放電用電極に供給することにより放電用電極と被処理物の間にプラズマを発生させ、ｉ型シリコン層２４上に微結晶のｎ型シリコン層２５を成膜する。この後、前記被処理物をプラズマＣＶＤ装置から取り出す。
このように、第２工程から第４工程によって、ｐ型シリコン層２３、ｉ型シリコン層２４、及びｎ型シリコン層２５からなる微結晶シリコン光電変換層２０が形成される。
【００３６】
（第５工程）
ｎ型シリコン層２５を成膜した後、原料ガスの供給を停止し、反応容器内を真空排気する。つづいて、ＤＣスパッタ装置内にｎ型シリコン層２５まで成膜された透明絶縁性基板１１を収納する。
このＤＣスパッタ装置内で、ｎ型シリコン層２５上に第２透明電極２６としてＧａ添加ＺｎＯ層を成膜する。
透明絶縁性基板１１がＤＣスパッタ装置内に設置された後、アルゴンガスを所定量導入した真空雰囲気中でＤＣスパッタされることによって、Ｇａが添加されたＺｎＯがｎ型シリコン層２５上に成膜される。Ｇａの添加量は、Ｚｎに対して５原子％以下、好ましくは、０．０２原子％以上２原子％以下、さらに好ましくは０．７原子％以上１．７原子％以下とされる。また、スパッタガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対し、酸素の添加量を０．１体積％以上５体積％以下とする。
ＤＣスパッタ装置内の圧力は０．６Ｐａ程度、透明絶縁性基板１１の温度は８０℃以上１３５℃以下、スパッタリングパワーは１００Ｗ程度が好ましい。
Ｇａ添加量、酸素添加量を上記のように選定した理由は、第１実施形態において図４を用いて説明した通りである。すなわち、光電変換装置の変換効率が低下しない範囲でＧａ添加量を減少させれば、Ｇａ添加量を減少させたことによる透過率の上昇によって変換効率が上昇することが期待でき、また酸素添加量を増加させれば、透過率の上昇によって変換効率が上昇することが期待できる。さらにＧａ量低下によるｎ層とＧａ添加ＺｎＯとの界面の特性が向上する。本実施形態では、この観点からＧａの添加量、酸素添加量を検討した結果、本実施形態による１層の微結晶シリコン光電変換層２０を備えたシングル型光電変換装置の場合、第２透明電極２６においてＺｎに対してＧａを５原子％以下添加する。また、スパッタガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対し、酸素の量が０．１体積％以上５体積％以下となるように酸素をスパッタガスに添加する。前記条件を満たせば、光電変換効率が上昇することを見出した。
【００３７】
（第６工程）
そして、第２透明電極２６上にスパッタ法、真空蒸着法等により裏面電極２７としてＡｇ膜またはＡｌ膜を形成する。
【００３８】
このように製造された光電変換装置は、透明絶縁性基板１１側から太陽光等の光を入射させて前記ｐｉｎ構造の微結晶シリコン層で光電変換させることにより起電される。
【００３９】
なお、光電変換装置の製造において、光電変換層２０は、第１透明電極２２側からｐ型シリコン層２３、ｉ型シリコン層２４、ｎ型シリコン層２５を順次成膜してｐｉｎ構造としたが、ｎ型シリコン層、ｉ型シリコン層、ｐ型シリコン層を順次成膜してｎｉｐ構造としてもよい。
また、本実施形態において、Ｇａ添加量をＺｎに対して５原子％以下としたＺｎＯ層を第２透明電極２６に採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１透明電極２２に採用しても良い。
ただし、透明電極は反射率を増加させる機能を有するので、裏面電極２７側の第２透明電極２６に本発明のＧａ添加ＺｎＯ層が採用されていることが好ましい。
【００４０】
本実施形態によれば、透明電極２６としてＧａ添加ＺｎＯ層を適用し、Ｇａ添加量をＺｎに対して５原子％以下として、Ｇａ添加ＺｎＯ層を形成する際のスパッタガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対し酸素の添加量を０．１体積％以上５体積％以下として、所望の光電変換効率を確保できる範囲において透明電極２６の抵抗率の増加をある程度許容しながらＧａ添加量を可及的に減少させたので、透過率の減少を抑えて、広い波長にわたって高い透過率を有する透明電極２６を得ることができる。また、成膜雰囲気に酸素を添加していることにより、真空容器からのアウトガスの影響に左右されない、安定な生産が可能である。
このように高い透過率が実現されるので、光電変換層２０に対して光を多く供給することができ、短絡電流密度が上昇し、その結果、光電変換効率が上昇する。
また、Ｇａ添加量を抑えることで、ｐ型およびｎ型シリコン層との界面特性が向上して、高い開放電圧、短絡電流密度および形状因子を得ることができ、その結果、光電変換効率が上昇する。
【００４１】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態にかかる光電変換装置について図３を用いて説明する。
本実施形態にかかる光電変換装置は、光電変換層がアモルファスシリコンによる光電変換層３０（第２光電変換層）と微結晶シリコンによる光電変換層４０（第１光電変換層）とが積層されたタンデム型とされている点で上記各実施形態と異なる。本実施形態にかかる光電変換装置は、第１実施形態及び第２実施形態と同様に透明絶縁性基板から光が入射するタイプ（スーパーストレート型）のものである。
（第１工程）
透明絶縁性基板１１上に第１透明電極３２を形成する。透明絶縁性基板１１には、例えば光透過を示す白板ガラスが用いられる。
第１透明電極３２として、ＳｎＯ２（酸化亜鉛）が用いられる。
透明絶縁性基板１１が常圧熱ＣＶＤ装置内に設置されＳｎＣｌ４、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、無水フッ化水素（ＨＦ）を原料ガスとしてＳｎＯ２が透明絶縁性基板１１上に成膜される。
【００４２】
（第２工程）
次に、プラズマＣＶＤ装置の陽極に、第１透明電極３２が形成された透明絶縁性基板１１を被処理物として保持させた状態で、被処理物を反応容器に収納した後、真空ポンプを作動して前記反応容器内を真空排気する。つづいて、陽極に内蔵された加熱ヒーターに通電し、前記被処理物の基板を例えば１６０℃以上に加熱する。そして、反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ４、Ｈ２およびｐ型不純物ガスを導入し、反応容器内を所定の圧力に制御する。そして、ＲＦ電源からＲＦ電力を放電用電極に供給することにより前記放電用電極と前記被処理物の間にプラズマを発生させ、前記被処理物の第１透明電極３２上にアモルファスのｐ型シリコン層３３を成膜する。
前記ｐ型不純物ガスとしては、例えばＢ２Ｈ６等を用いることができる。
【００４３】
（第３工程）
ｐ型シリコン層３３を成膜した後、透明絶縁性基板１１を別のプラズマＣＶＤ装置の反応容器に収納し、反応容器内を真空排気する。つづいて、反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ４とＨ２との混合ガスを導入し、反応容器内の所定の圧力に制御する。そして、超高周波電源から周波数が６０ＭＨｚ以上の超高周波電力を放電用電極に供給することにより、前記放電用電極と前記被処理物の間にプラズマを発生させ、前記被処理物のｐ型シリコン層３３の上にアモルファスのｉ型シリコン層３４を成膜する。
【００４４】
また、反応容器内にプラズマを発生させる際の圧力は、０．５Ｔｏｒｒ以上１０Ｔｏｒｒ以下の範囲、より好ましくは０．５Ｔｏｒｒ以上６．０Ｔｏｒｒ以下の範囲に設定することが望ましい。
【００４５】
（第４工程）
ｉ型シリコン層３４を成膜した後、原料ガスの供給を停止し、反応容器内を真空排気する。つづいて、真空排気された別の反応容器内に透明絶縁性基板１１を収納してこの反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ４、Ｈ２およびｎ型不純物ガス（ＰＨ３等）を導入し、反応容器内の所定の圧力に制御する。そして、超高周波電源から超高周波電力を放電用電極に供給することにより放電用電極と被処理物の間にプラズマを発生させ、ｉ型シリコン層３４上にアモルファスのｎ型シリコン層３５を成膜する。この後、前記被処理物をプラズマＣＶＤ装置から取り出す。
このように、第２工程から第４工程によって、ｐ型シリコン層３３、ｉ型シリコン層３４、及びｎ型シリコン層３５からなるアモルファスシリコン光電変換層３０が形成される。
【００４６】
（第５工程）
次に、上記アモルファスシリコン光電変換層３０の上に、微結晶シリコンからなる光電変換層４０を形成する。
微結晶シリコン光電変換層４０の成膜方法は第２実施形態と同様である。
つまり、プラズマＣＶＤ装置の陽極に、アモルファスシリコン光電変換層３０が形成された透明絶縁性基板１１を被処理物として保持させた状態で、被処理物を反応容器に収納した後、真空ポンプを作動して前記反応容器内を真空排気する。つづいて、陽極に内蔵された加熱ヒーターに通電し、前記被処理物の基板を例えば１６０℃以上に加熱する。そして、反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ４、Ｈ２およびｐ型不純物ガスを導入し、反応容器内を所定の圧力に制御する。そして、超高周波電源から超高周波電力を放電用電極に供給することにより前記放電用電極と前記被処理物の間にプラズマを発生させ、前記被処理物のアモルファスシリコン光電変換層３０上に微結晶のｐ型シリコン層４３を成膜する。
前記ｐ型不純物ガスとしては、例えばＢ２Ｈ６等を用いることができる。
【００４７】
（第６工程）
ｐ型シリコン層４３を成膜した後、透明絶縁性基板１１を別のプラズマＣＶＤ装置の反応容器に収納し、反応容器内を真空排気する。つづいて、反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ４とＨ２との混合ガスを導入し、反応容器内の所定の圧力に制御する。そして、超高周波電源から周波数が６０ＭＨｚ以上の超高周波電力を放電用電極に供給することにより、前記放電用電極と前記被処理物の間にプラズマを発生させ、前記被処理物のｐ型シリコン層４３の上に微結晶のｉ型シリコン層４４を成膜する。
【００４８】
また、反応容器内にプラズマを発生させる際の圧力は、０．５Ｔｏｒｒ以上１０Ｔｏｒｒ以下の範囲、より好ましくは１．０Ｔｏｒｒ以上６．０Ｔｏｒｒ以下の範囲に設定することが望ましい。
【００４９】
（第７工程）
ｉ型シリコン層４４を成膜した後、原料ガスの供給を停止し、反応容器内を真空排気する。つづいて、真空排気された別の反応容器内に透明絶縁性基板１１を収納してこの反応容器内に原料ガスであるＳｉＨ４、Ｈ２およびｎ型不純物ガス（ＰＨ３等）を導入し、反応容器内の所定の圧力に制御する。そして、超高周波電源から超高周波電力を放電用電極に供給することにより放電用電極と被処理物の間にプラズマを発生させ、ｉ型シリコン層４４上に微結晶のｎ型シリコン層４５を成膜する。この後、前記被処理物をプラズマＣＶＤ装置から取り出す。
このように、第５工程から第７工程によって、ｐ型シリコン層４３、ｉ型シリコン層４４、及びｎ型シリコン層４５からなる微結晶シリコン光電変換層４０が形成される。
【００５０】
（第８工程）
微結晶のｎ型シリコン層４５を成膜した後、原料ガスの供給を停止し、反応容器内を真空排気する。つづいて、ＤＣスパッタ装置内にｎ型シリコン層４５まで成膜された透明絶縁性基板１１を収納する。
このＤＣスパッタ装置内で、ｎ型シリコン層４５上に第２透明電極４６としてＧａ添加ＺｎＯ層を成膜する。
透明絶縁性基板１１がＤＣスパッタ装置内に設置された後、アルゴンガスを所定量導入した真空雰囲気中でＤＣスパッタされることによって、Ｇａが添加されたＺｎＯがｎ型シリコン層４５上に成膜される。Ｇａの添加量は、Ｚｎに対して５原子％以下、好ましくは、０．０２原子％２原子％以下、さらに好ましくは０．７原子％以上１．７原子％以下とされる。Ｇａ添加量についてこのような数値範囲を選択した理由は第１実施形態と同様なので、その説明は省略する。
ＤＣスパッタ装置内の圧力は０．６Ｐａ程度、透明絶縁性基板１１の温度は８０℃以上１３５℃以下、スパッタリングパワーは１００Ｗ程度が好ましい。
【００５１】
（第９工程）
そして、第２透明電極４６上に裏面電極１７としてＡｇ膜またはＡｌ膜を形成する。
このように製造されたタンデム型光電変換装置は、透明絶縁性基板１１側から太陽光等の光を入射させて前記ｐｉｎ構造のアモルファスシリコン光電変換層３０及び微結晶シリコン光電変換層４０で光電変換させることにより起電される。
なお、光電変換装置の製造において、アモルファスシリコン光電変換層３０は、第１透明電極１２側からｐ型シリコン層３３、ｉ型シリコン層３４、ｎ型シリコン層３５を順次成膜してｐｉｎ構造としたが、ｎ型シリコン層、ｉ型シリコン層、ｐ型シリコン層を順次成膜してｎｉｐ構造としてもよい。
また、微結晶シリコン光電変換層４０は、第１透明電極１２側からｐ型シリコン層４３、ｉ型シリコン層４４、ｎ型シリコン層４５を順次成膜してｐｉｎ構造としたが、ｎ型シリコン層、ｉ型シリコン層、ｐ型シリコン層を順次成膜してｎｉｐ構造としてもよい。
【００５２】
また、本実施形態において、Ｇａ添加量をＺｎに対して５原子％以下としたＺｎＯ層を第２透明電極４６に採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１透明電極３２に採用しても良い。
ただし、透明電極は反射率を増加させる機能を有するので、裏面電極１７側の第２透明電極４６に本発明のＧａ添加ＺｎＯ層が採用されていることが好ましい。
本実施形態によれば、透明電極４６としてＧａ添加ＺｎＯ層を適用し、Ｇａ添加量をＺｎに対して５原子％以下として、Ｇａ添加ＺｎＯ層を形成する際のスパッタガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対し酸素の添加量を０．１体積％以上５体積％以下として、所望の光電変換効率を確保できる範囲において透明電極４６の抵抗率の増加をある程度許容しながらＧａ添加量を可及的に減少させたので、Ｇａ添加による透過率の減少を抑えて、広い波長にわたって高い透過率を有する透明電極４６を得ることができる。したがって、透過率を向上させるためにＺｎＯ層の成膜時に酸素を添加する必要がなくなるので、透明電極への酸素によるダメージを低減させることができ、成膜時の制御性および歩留まりが向上する。
このように高い透過率が実現されるので、光電変換層に対して光を多く供給することができ、短絡電流密度が上昇し、その結果、光電変換効率が上昇する。
また、Ｇａ添加量を抑えることで、ｐ型およびｎ型シリコン層との界面特性が向上して、高い開放電圧、短絡電流密度および形状因子を得ることができ、その結果、光電変換効率が上昇する。
【００５３】
上記第１実施形態から第３実施形態においては、本発明をスーパーストレート型光電変換装置に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、サブストレート型光電変換装置に適用してもよい。この場合、基板側の透明電極または光入射側の透明電極または両方の透明電極を本発明のＧａ添加ＺｎＯ層とすることができる。
【００５４】
（実施例）
以下、本発明の実施例について説明する。
【００５５】
［第１試験例］
第１試験例では、第１実施形態と同様の層構成の実施例１から実施例４の光電変換装置を作成した。具体的には、図１に示したように、透明絶縁性基板１１側から光を入射するタイプで、アモルファスシリコン光電変換層１０を１層備えたシングル型光電変換装置を作成した。
第１透明電極１２はＳｎＯ２とした。第２透明電極１６におけるＺｎＯ中のＺｎに対するＧａ添加量、及びＧａ添加ＺｎＯ層を形成する際のスパッタガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対する酸素添加量は、表１に示すとおりとした。
第２透明電極１６の膜厚は８０ｎｍとした。
上記第２透明電極１６の透過率は、５５０ｎｍ以上の波長域でいずれも９５％以上となっている。
比較例１として、第２透明電極１６におけるＺｎＯ中のＺｎに対するＧａ添加量を６原子％とし、Ｇａ添加ＺｎＯ層を形成する際のスパッタガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対する酸素の添加量を０体積％とした以外は実施例１から実施例４と同様にして、光電変換装置を作成した。
【００５６】
［第２試験例］
第２試験例では、第２実施形態と同様の層構成の実施例５から実施例８の光電変換装置を作成した。具体的には、図２に示したように、透明絶縁性基板１１側から光を入射するタイプで、微結晶シリコン光電変換層２０を１層備えたシングル型光電変換装置を作成した。
第１透明電極１２はＳｎＯ２とした。第２透明電極２６におけるＺｎＯ中のＺｎに対するＧａ添加量、及びＧａ添加ＺｎＯ層を形成する際のスパッタガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対する酸素添加量は、表２に示すとおりとした。
第２透明電極２６の膜厚は８０ｎｍとした。
上記第２透明電極２６の透過率は、５５０ｎｍ以上の波長域でいずれも９５％以上となっている。
比較例２として、第２透明電極２６におけるＺｎＯ中のＺｎに対するＧａ添加量を６原子％とし、Ｇａ添加ＺｎＯ層を形成する際のスパッタガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対する酸素の添加量を０体積％とした以外は実施例５から実施例８と同様にして、光電変換装置を作成した。
【００５７】
［第３試験例］
第３試験例では、第３実施形態と同様の層構成の実施例９から実施例１２の光電変換装置を作成した。具体的には、図３に示したように、透明絶縁性基板１１側から光を入射するタイプで、アモルファスシリコン光電変換層３０と微結晶シリコン光電変換層４０とを１層ずつ備えたタンデム型光電変換装置を作成した。
第１透明電極１２はＳｎＯ２とした。第２透明電極４６におけるＺｎＯ中のＺｎに対するＧａ添加量、及びＧａ添加ＺｎＯ層を形成する際のスパッタガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対する酸素添加量は、表２に示すとおりとした。
第２透明電極４６の膜厚は８０ｎｍとした。
上記第２透明電極４６の透過率は、５５０ｎｍ以上の波長域でいずれも９５％以上となっている。
比較例３として、第２透明電極４６におけるＺｎＯ中のＺｎに対するＧａ添加量を６原子％とし、Ｇａ添加ＺｎＯ層を形成する際のスパッタガス中のアルゴン及び酸素の体積の合計に対する酸素の添加量を０体積％とした以外は実施例９から実施例１２と同様にして、光電変換装置を作成した。
【００５８】
上述の実施例１から実施例１２及びこれら実施例に対する比較例１から比較例３の光電変換装置について、模擬太陽光（スペクトル：ＡＭ１．５、照射強度：１００ｍＷ／ｃｍ２、雰囲気温度：２５℃を、透明絶縁性基板１１側から入射し、発電特性を評価した。この結果を表１から表３に示す。
【００５９】
【表１】
2007258537.tif 000003
【００６０】
【表２】
2007258537.tif 000004
【００６１】
【表３】
2007258537.tif 000005
【００６２】
表１には、各実施例および比較例に関して、Ｊｓｃ（短絡電流密度）、Ｖｏｃ（開放電圧）、ＦＦ（曲線因子）、及びＥｆｆ．（変換効率）が示されている。各試験例において、それぞれの実施例における値は、比較例を１とした相対値で示されている。
表１から表３よりわかるように、Ｇａ添加ＺｎＯ層からなる透明電極におけるＺｎＯ中のＺｎに対するＧａ添加量を減少させ、Ｇａ添加ＺｎＯ層を形成する際のスパッタガスに酸素を添加することにより、広い波長域にわたって高い透過率が実現されるので、光電変換層に対して光を多く供給することができ、これによりＪｓｃ（短絡電流密度）が上昇していることがわかる。
【００６３】
このように、Ｊｓｃ（短絡電流密度）やＦＦ（曲線因子）が改善されるので、Ｇａ添加ＺｎＯからなる透明電極のＧａ添加量を少なくすることにより、変換効率が上昇することがわかる。
特に、第２試験例の微結晶シリコンのシングル型光電変換装置では、Ｅｆｆ．（変換効率）に顕著な改善がみられる。この理由は、Ｇａ量低下によるｎ層とＧａ添加ＺｎＯとの界面の特性が向上したと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態による、透明絶縁性基板側から光が入射する形式のアモルファスシリコン光電変換層・シングル型光電変換装置を模式的に示した断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態による、透明絶縁性基板側から光が入射する形式の微結晶シリコン光電変換層・シングル型光電変換装置を模式的に示した断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態による、透明絶縁性基板側から光が入射する形式のアモルファスシリコン光電変換層及び微結晶シリコン光電変換層からなるタンデム型光電変換装置を模式的に示した断面図である。
【図４】光電変換装置の変換効率を、透明電極の抵抗率に対して示した図である。
【図５】スパッタ法で形成されたＧａ添加ＺｎＯ層について、異なるＧａ添加量における抵抗率を、スパッタガス中の異なる酸素量毎に示した図である。
【符号の説明】
【００６５】
１１  透明絶縁性基板
１７  裏面電極
１２，２２，３２  第１透明電極
１６，２６，４６  第２透明電極
１０，３０  アモルファスシリコン光電変換層
２０，４０  微結晶シリコン光電変換層
【図１】
2007258537.tif 000006
【図２】
2007258537.tif 000007
【図３】
2007258537.tif 000008
【図４】
2007258537.tif 000009
【図５】
2007258537.tif 000010